电子测量技术基础(张永瑞第四版) 课件 第6章 桐位差测量.pptx

第6章 相位差测量(本章共49页) 6.1 相位差测量概述 6.2 用示波器测量相位差 一、直接比较法 二、橢圆法 6.3 相位差转瑍为时间间隔进行测量 一、模拟式直读相位计 二、数字式相位计 6.4 相位差转瑍为电压进行测量 一、差接式相位检波电路 二、平衡式相位检波电路 6.5 零示法测量相位差 6.6 测量范围的扩展P2P4P13P29P40P44回本章目录第 6- 页前一页下一页点击目录中各节后页码即可打开该节6.1 相位差测量慨述 振幅、 频率和相位是描述正弦交流电的三个“要素”。 以电压为例， 其函数关系为u=Um sin(ωt+φ0)　 (6.1-1)式中： Um为电压的振幅； ω为角频率； φ0为初相位。 设φ=ωt+φ0， 称为瞬时相位， 它随时间改变， φ0是t=0时刻的瞬时相位值。 两个角频率为ω1、 ω2的正弦电压分别为　 u1=Um1 sin(ω1t+φ1)　u2=Um2 sin(ω2t+φ2) (6.1-2)显然， 两个角频率不相等的正弦电压(或电流)之间的瞬时相位差是时间t的函数， 它随时间改变而改变。它们的瞬时相位差为 θ=(ω1t+φ1)－(ω2t+φ2) =(ω1－ω2)t+(φ1－φ2) (6.1-3)第 6- 页前一页下一页6.1 相位差测量慨述 本章对上述四类方法测量相位差的基本工作原理都将作一介绍， 但重点讨论把相位差转换为时间间隔的测量方法。当两正弦电压的角频率ω1=ω2=ω时， 有　θ = φ1－φ2 (6.1-4) 由此可见，两个频率相同的正弦量间的相位差是常数， 等于两正弦量的初相之差。 在实际工作中， 经常需要研究诸如放大器、 滤波器等各种器件的频率特性， 即输出、 输入信号间的幅度比随频率的变化关系(幅频特性)和输出、 输入信号间的相位差随频率的变化关系(相频特性)。 尤其在图像信号传输与处理、 多元信号的相干接收等学科领域， 研究网络(或系统)的相频特性显得更为重要。 相位差的测量是研究网络相频特性中必不可少的重要方面， 如何使相位差的测量快速、 精确已成为生产科研中重要的研究课题。 测量相位差的方法很多， 主要有： 用示波器测量； 把相位差转换为时间间隔， 先测量出时间间隔， 再换算为相位差；把相位差转换为电压， 先测量出电压， 再换算为相位差； 与标准移相器进行比较的比较法(零示法)等。第 6- 页前一页下一页6.2 用示波器测量相位差 应用示波器测量两个同频正弦电压之间的相位差的方法很多， 本节仅介绍具有实用意义的直接比较法和椭圆法。一、直接比较法设电压为　u1(t)=Um1 sin(ωt+φ)　u2(t)=Um2 sinωt　　为了叙述方便， 设式(6.2-1)中u2(t)的初相位为零。(6.2-1)将u1、 u2分别接到双踪示波器的Y1通道和Y2通道， 适当调节扫描旋钮和Y增益旋钮， 使荧光屏显示出如图6.2-1所示的上、 下对称的波形。 设u1过零点分别为A、 C点， 对应的时间为tA、 tC; u2过零点分别为B、 D点， 对应的时间为tB、 tD。图6.2-1　比较法测量相位差第 6- 页前一页下一页6.2 用示波器测量相位差 正弦信号变化一周是360°， u1过零点A比u2过零点B提前tB－tA出现， 所以u1超前u2的相位， 即u1与u2的相位差为(6.2-2)式中， T为两同频正弦波的周期； ΔT为两正弦波过零点的时间差。 若示波器水平扫描的线性度很好， 则可将线段AB写为AB≈k(tB－tA)， 线段AC≈k(tC－tA)， 其中k为比例常数， 式(6.2-2)改写为(6.2-3)量得波形过零点之间的长度AB和AC， 即可由式(6.2-3)计算出相位差φ。第 6- 页前一页下一页6.2 用示波器测量相位差 在示波器上用直接比较法测量两同频正弦量的相位差， 其测量误差主要来源于：　(1) 示波器水平扫描的非线性， 即扫描用的锯齿电压呈非线性。　 (2) 双踪示波器两垂直通道Y1、 Y2一致性差而引入了附加的相位差。 例如， u1经Y1通道传输后有15°相位滞后， u2经Y2通道传输后有12°相位滞后， 那么引入的附加相位差 Δφ = 15°－12°=3°。　(3) 人眼读数误差。 这项误差是三项误差中最大的。直接比较法的测量精确度不高， 一般为±(2°~5°)。应当说明：（1） 在应用直接比较法测量相位差时尽量使用双踪示波器， 两个正弦波形同时显示在荧光屏上， 观测两波形过零点时间及周期方便且较准确。第 6- 页前一页下一页6.2 用示波器测量相位差 （2）如果